Metagenomic Insights into Microbial Metabolisms of a Sulfur-Influenced Glacial Ecosystem
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Biological sulfur cycling in polar, low-temperature ecosystems is an understudied phenomenon in part due to difficulty of access and the ephemeral nature of such environments. One such environment where sulfur cycling plays an important role in microbial metabolisms is located at Borup Fiord Pass (BFP) in the Canadian High Arctic. Here, transient springs emerge from the toe of a glacier creating a large proglacial aufeis (spring-derived ices) that are often covered in bright yellow/white sulfur, sulfate, and carbonate mineral precipitates that are accompanied by a strong odor of hydrogen sulfide. Metagenomic sequencing from multiple sample types at sites across the BFP glacial system produced 31 highly complete metagenome assembled genomes (MAGs) that were queried for sulfur-, nitrogen- and carbon-cycling/metabolism genes. Sulfur cycling, especially within the Sox complex of enzymes, was widespread across the isolated MAGs and taxonomically associated with the bacterial classes Alpha-, Beta-, Gamma- , and Epsilon- Proteobacteria . While this does agree with previous research from BFP implicating organisms within the Gamma- and Epsilon- Proteobacteria as the primary classes responsible for sulfur oxidation, our new data suggests putative sulfur oxidation by organisms within Alpha- and Beta- Proteobacterial classes which was not predicted. These findings indicate that in a low-temperature, ephemeral sulfur-based environment such as this, functional redundancy may be a key mechanism that microorganisms use to co-exist whenever energy is limited and/or focused by redox chemistry. Importance Borup Fiord Pass is a unique environment characterized by a sulfur-enriched glacial ecosystem, in the low-temperature environment of the Canadian High Arctic. This unique combination makes BFP one of the best analog sites for studying icy, sulfur-rich worlds outside of our own, such as Europa and Mars. The site also allows investigation of sulfur-based microbial metabolisms in cold environments here on Earth. Herein, we report whole genome sequencing data that suggests sulfur cycling metabolisms at BFP are more widely used across bacterial taxa than predicted. From our data, the metabolic capability of sulfur oxidation among multiple community members appears likely due to functional redundancy within their genomes. Functional redundancy, with respect to sulfur-oxidation at BFP, may indicate that this dynamic ecosystem hosts microorganisms that are able to use multiple sulfur electron donors alongside other important metabolic pathways, including those for carbon and nitrogen.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».